[发明专利]钢索攀爬机器人

说明书

技术领域

本发明涉及钢丝绳攀爬机器人领域，尤其涉及用于在矿井电梯、物料搬运机械中承载大型重物所用钢丝绳爬行、携带检测装置检测机器人。

背景技术

随着全球工业化的发展，人们对矿产资源的需求量日益增大。而地球上大部分的矿产资源都来自于地下，这就意味着需要大量的升降设备来支持深度采掘和人员运输。钢丝绳则作为矿井升降设备的重要部件,是矿井正常运作的重要"咽喉"。钢丝绳的检测、维护工作直接关系到矿井的安全生产,关系到作业人员的生命安全。

我们在互联网上对钢索的检测方法进行了调查，传统的检测方法通常是通过测量钢索直径、目测钢索断丝、化学腐蚀、超载、电磁检测等方法。现有机器人多采用锥面夹紧结构，实现机器人在钢索上固定的。

这种设计存在着一些问题：

1)锥面加紧机构不能提供可靠的夹紧力，无法对距离敏感的检测手段进行有效的支持；

2)对于钢索的螺旋表面，加紧机构无法良好贴合；

3)对于不同半径的钢索，该机构无法支持。

针对这些特点，对于钢索攀爬机器人的研究是十分重要的。

发明内容

本发明针对钢丝绳攀爬、检测的需要，设计一款在钢丝绳上攀爬检测的机器人。钢索攀爬检测机器人利用钢索表面的螺旋线作为爬行轨道，实现在螺旋线轨道上螺旋式上升，在机器人内部搭有平台，用于携带检测工具，进行钢丝绳的检测工作。

本发明对机器人的要求，能够适应不同直径的钢丝绳沿其螺旋线轨道向上攀爬。对于上述要求，设计中巧妙的借鉴了三爪卡盘无极变卡距的原理和行星轮机构的原理，选用螺纹圆盘加螺纹齿滑块的机构来实现无极的半径的变化；利用行星轮及万向节传动的功能使六个驱动轮同时同向变角度。

钢索攀爬机器人，其特征在于包括：螺纹盘(1)、横梁(11)、齿形滑块(2)、变半径卡紧机构(8)、行星轮机构(7)、万向节机构(6)、锥齿箱(3)和联轴器(5)；

机器人整体为圆柱体，且关于行星轮系(7)呈上下对称结构；上部或下部圆柱形箱体内包含螺纹盘(1)、横梁(11)、滑块(2)、变半径卡紧机构(8)、万向节机构(6)、锥齿箱(3)和联轴器(5)；螺纹盘(1)与箱盖用轴承连接；滑块(2)位于螺纹盘(1)下方，螺纹盘(1)上设有轨道，滑块(2)与轨道为滑动配合，轨道为阿基米德螺旋线；在箱体上通过螺栓连接固定有3个相互夹角为120度横梁(11)，滑块(2)固定在横梁(11)上且与横梁(11)为滑动配合；使滑块(2)只能沿横梁(11)滑动，即只能背离或者向着圆心运动，锥齿箱(3)固定在滑块(2)上，一边连接驱动轮，另一边通过联轴器(5)和万向节(6)连接到行星轮系(7)；下部箱体内机构分布与上部箱体内相同且关于行星轮系(7)对称；行星轮系(7)中的内齿盘(10)和行星轮系(7)内的六个齿轮(9)啮合，六个齿轮(9)通过六个齿轮(9)中间的万向节(6)连接联轴器(5)，通过联轴器(5)连接锥齿箱(3)。

所述的钢索攀爬机器人，其特征是：控制螺纹盘(1)的转向来控制直径的变大或变小；拨动内齿盘(10)，带动内部六个齿轮(9)达到传动的目的，通过中间的万向节(6)传动并进行距离补偿，经过联轴器(5)将转动传递给锥齿箱(3)，通过锥齿箱(3)将纵向传动改为横向传动；完成驱动轮(4)倾角改变工作。

所述的钢索攀爬机器人，其特征是：利用钢索表面的螺旋线作为爬行轨道，实现在螺旋线轨道上螺旋式上升。

横梁(11)横梁(11)横梁(11)横梁(11)横梁(11)横梁(11)与现有技术相比，此项发明的特点在于：

(1)机构可通过应用三爪卡盘的机械原理实现机构直径随钢丝绳直径而改变，使其通用于不同直径的钢丝绳。

(2)机构运用电机实现自锁，使其可以在钢丝绳任意位置停止运动。

(3)机构可以长时间运行，可以对较长行程的钢丝绳进行检测。

(4)机构可以对钢丝绳所有表面进行初步诊断及检测；并且其体积小、携带方便。

(5)螺纹盘设计的优点：

1)减小了齿与螺纹槽之间的摩擦力，演示时更省力；

2)减小了滑块与其滑动导轨之间的摩擦力；

3)保证了滑块运行的平稳，不会出现前后左右的摇晃；

4)大大的减小螺纹盘的直径，从而使该机器人整体尺寸减小，使得其更轻便实用；

5)通过调整圆柱齿到支柱主体边缘的位置，保证了三个支柱到螺纹盘中心距离相等，从而保证了驱动轮所围半径的圆度。

6)机构稳定性更好。